définition
le rayonnement adaptatif fait référence à l’adaptation (par mutation génétique) d’un organisme qui lui permet de se propager ou de rayonner avec succès dans d’autres environnements. Le rayonnement adaptatif conduit à la spéciation et n’est utilisé que pour décrire les organismes vivants. Le rayonnement adaptatif peut être opportuniste ou forcé par des changements dans les habitats naturels.
exemples de rayonnement adaptatif
des exemples de rayonnement adaptatif sont partout autour de nous, dans chaque organisme vivant., Aucun organisme aujourd’hui n’est exactement le même que son ancêtre d’origine. Certaines espèces ont considérablement changé, comme la diversification d’une seule espèce vers l’éléphant et l’hyrax. Il suffit de regarder l’image ci-dessous pour comprendre comment la sélection d’un habitat différent ou même d’un habitat similaire mais d’un choix de régime alimentaire différent peut provoquer d’énormes changements anatomiques et physiologiques au cours du processus de radiation adaptative.,
marsupiaux
l’un des exemples les plus courants de la théorie du rayonnement adaptatif est la dispersion et la diversification des marsupiaux (métathériens) en différents ordres et espèces. Les marsupiaux se sont développés à partir d’un seul ancêtre en plusieurs formes diverses. Cela s’est produit dans un continent complètement coupé de l’influence de nombreuses autres espèces.,
dans l’image ci-dessus, sept ordres de marsupiaux sont représentés avec des lignes grises et noires indiquant respectivement les habitats Sud-Américains et australiens. Pourtant, chaque ordre s’est diversifié à partir de son super-ordre (Euaustralidelphia) par adaptation. Chaque ordre peut mieux survivre grâce à une adaptation spécifique à un habitat différent.
Cette évolution indépendante en réponse à des aspects particuliers de l’environnement est également imité à travers le monde par les mammifères placentaires., De nombreux marsupiaux se sont développés de manière extrêmement similaire aux mammifères placentaires vivant dans des environnements similaires, même s’ils ont été coupés de ces autres populations depuis la dissolution du supercontinent connu sous le nom de Gondwana. Ce processus n’est pas encore terminée. Aujourd’hui, L’Australie rampe vers le nord à un rythme d’environ 3 centimètres par an.,
Cette séparation des espèces, mais avec des similitudes dans les adaptations et les environnements, nous indique que la biodiversité est généralement le résultat d’un rayonnement adaptatif.
pinsons de Darwin
l’exemple le plus souvent cité de radiations adaptatives est celui des pinsons de Darwin, découverts lors du voyage de Darwin dans l’Archipel des Galápagos., La spéciation est le développement d’une des multiples nouvelles espèces dans le processus évolutif, où l’espèce originale produit des formes mutées qui survivent avec succès dans d’autres environnements en raison de ces mutations. Dans le cas des pinsons de Darwin, les adaptations se sont produites relativement rapidement. Soufflé sur diverses Îles avec une flore et une faune différentes, la morphologie du bec pourrait assurer la survie ou la mort d’un oiseau. Par exemple, les pinsons parulines et les pinsons terrestres ont évolué à partir d’un ancêtre commun. Les pinsons de la paruline ont un bec long et fin, parfait pour manger des insectes., Les pinsons moulus ont un bec épais et émoussé idéal pour briser les enveloppes des noix et des graines.
Les quinze espèces de pinsons trouvées dans l’Archipel des Galápagos forment un groupe monophylétique, ou un groupe d’organismes descendant tous d’une espèce ancestrale. L’ancêtre commun n’est pas connu en raison d’un manque d’ADN, mais les fossiles de deux espèces de pinsons terrestres, Geospiza nebulosi et Geospiza magnirostris ont le bec épais et émoussé de leurs descendants. Cela indiquerait que les pinsons parulines sont le résultat de la spéciation par le processus de rayonnement adaptatif., En débarquant sur une île avec peu de noix et de graines mais beaucoup d’insectes, les spécimens avec des becs plus longs et plus fins (mutations) étaient plus susceptibles de survivre et de se reproduire. La sélection naturelle a augmenté les taux de survie des oiseaux à long bec sur cette île où ils se sont croisés, conduisant éventuellement à un phénotype commun à cette nouvelle espèce.
couleur de la peau
La couleur de la peau humaine est un autre exemple de rayonnement adaptatif., La couleur de la peau est régulée par la présence de mélanine, un pigment naturel qui, en plus grande quantité, peut absorber la lumière ultraviolette et protéger le derme. Les personnes ayant un teint clair produisent principalement de la phéomélanine qui a une teinte jaune rougeâtre, tandis que celles ayant une peau de couleur foncée produisent principalement de l’eumélanine qui est de couleur brun foncé.
sous les rayons du soleil, la synthèse de la vitamine D est stimulée, tandis que le folate se dégrade. Le Folate est nécessaire au développement précoce du fœtus et est partiellement régulé par l’exposition aux UV., Trop peu ou trop de soleil peut dérégler les niveaux de folate. Alors que les théories actuelles de la race humaine provenant d’un lieu Africain sont en discussion, l’utilisation de ce modèle pour expliquer le rayonnement adaptatif est utile. En fait, ce modèle peut être utilisé pour expliquer deux types différents de rayonnement adaptatif.
la première concerne les très premiers ancêtres de l’homme (les hominidés) qui étaient en grande partie couverts de poils pour les garder au chaud dans les zones largement boisées. La peau des hominidés, protégée par les cheveux, n’était presque certainement pas aussi sombre que ses premiers descendants., Nous n’avons pas les preuves fossiles pour le prouver, mais les mammifères ont généralement une peau beaucoup plus claire lorsqu’ils sont recouverts d’épaisses couches de poils ou de fourrure, par opposition aux mammifères à Poil fin. Lors de la migration vers des savanes plus ouvertes où les hominidés pouvaient chasser avec plus de succès mais directement sous les rayons du soleil équatorial, ces cheveux sont devenus superflus. Pour être protégés des rayons UV du soleil, ils ont développé une peau plus foncée., Cette peau plus foncée réduisait la dégradation de l’acide folique, ce qui signifiait des taux de grossesse et de naissance plus élevés, tandis que la disponibilité constante du soleil équatorial signifiait que la production de vitamine D était suffisante pour assurer une bonne santé.
lorsque ces populations ont fini par s’éloigner de la chaleur de l’équateur et s’installer dans des régions plus froides, des niveaux élevés de mélanine sont devenus plus un obstacle à la santé et à la capacité de reproduction de cette population migratrice., La peau n’avait pas besoin d’autant de mélanine pour la protéger du Maigre soleil; ceux qui avaient une peau plus foncée bloquaient le peu de lumière UV et synthétisaient moins de vitamine D, ce qui entraînait des niveaux inférieurs de santé et de forme physique (rachitisme) et des niveaux de folate dérégulés (fausses couches).
ceux qui ont migré vers les régions du Grand Nord du cercle Arctique sont devenus légèrement plus clairs, mais plus foncés que ce à quoi on s’attend habituellement selon cette théorie., Cela s’explique par leurs régimes alimentaires de fruits de mer qui fournissent une grande quantité de vitamine D pendant les saisons les plus froides, tandis qu’une couleur de peau plus foncée protégeait ces populations des rayons UV du soleil reflétés par le paysage enneigé pendant les mois de printemps et d’été. Les recherches menées aujourd’hui nous indiquent que les femmes inuites sont plus susceptibles de souffrir de carences en acide folique que les femmes à la peau plus claire dans les régions froides et tempérées, à moins qu’elles ne mangent des aliments enrichis en folate. C’est peut-être la raison pour laquelle la couleur de leur peau, n’est pas plus sombre.,
phylogénétique – découvrir des exemples de rayonnement adaptatif
La recherche phylogénétique sur les traits génétiques visibles et, plus tard, les séquences D’ADN est loin d’être Nouvelle. Aristote a conçu sa Scala Naturae ou échelle de vie au troisième siècle avant Jésus – Christ, divisant les animaux en deux groupes principaux très basiques (et très mauvais) – ceux qui ont du sang rouge et ceux qui n’en ont pas. Cette idée a augmenté au cours des siècles en raison des nombreuses caractéristiques distinctives des autres espèces qui vivent dans des environnements similaires.,
la phylogénétique est l’étude des étapes évolutives d’une espèce au cours du processus de spéciation. Ces étapes conduisent à la création d’un arbre phylogénétique, dont une version extrêmement simplifiée est illustrée ci-dessous. Ces arbres peuvent être enracinés ou non, ce qui signifie provenir d’un seul ancêtre original connu ou d’un ancêtre inconnu ou d’un groupe d’ancêtres respectivement. Les arbres phylogénétiques décrivent l’histoire évolutive d’une ou plusieurs espèces par rapport à ses ancêtres.,
opportunité Écologique – tirer le meilleur parti de tous les habitats disponibles
ce qui n’a pas encore été mentionné, c’est que le terme ‘adaptatif » dans le contexte de la radiation adaptative doit indiquer un mouvement vers une espèce plus saine et plus reproductrice avec succès., Bien qu’il soit souvent entendu que toute évolution nécessite des milliers, voire des dizaines de milliers d’années pour conduire à un phénotype commun à un groupe d’organismes, mais pas aux ancêtres d’origine, et en raison des changements dans l’environnement, cela peut en fait être un changement assez rapide.
pour traverser le processus de radiation adaptative, une population doit presque toujours être exposée à des opportunités écologiques. Cette opportunité écologique doit être présente pour que la spéciation puisse se produire., L’opportunité écologique la plus importante en ce qui concerne les mammifères était l’extinction massive du dinosaure, où les espèces à sang chaud et à sang froid pourraient se déplacer dans des écosystèmes frais auparavant trop dangereux ou fortement peuplés.
le passage de cette opportunité écologique au rayonnement adaptatif d’une population nécessite un ensemble complet de traits qui permettent à une espèce de tirer parti du nouvel environnement, comme les mammifères herbivores migrant dans un nouvel écosystème végétal. Cet ensemble de traits est considéré comme une innovation clé., La prochaine étape est la libération écologique – la prolifération d’une population dans un nouvel environnement sans facteurs limitatifs tels que la concurrence ou la surpopulation.
le rayonnement adaptatif dans les environnements urbains – un développement récent mais rapide
les environnements urbains, où les écosystèmes sont très différents des environnements ruraux, produisent déjà des mutations génétiques communes chez diverses plantes et animaux. Les mutations du gène du transporteur de la sérotonine (SERT) chez les oiseaux urbains réduisent les niveaux d’anxiété., Ceci en soi n’est pas observable dans l’anatomie de l’oiseau, mais cette mutation est associée à des traits liés à la santé et à la survie tels que la préparation physiologique pour le succès de la ponte et de l’éclosion, avec une augmentation ultérieure de la reproduction, et est donc conforme aux lois du rayonnement adaptatif.
Les barrières abiotiques, telles que la teneur élevée en métaux lourds dans le sol ou l’eau, peuvent provoquer des mutations chez certaines espèces de plantes qui augmentent la synthèse des flavonoïdes, car une teneur plus élevée en flavonoïdes augmente la tolérance aux métaux lourds., La dispersion des graines dans les plantes urbaines peut également être différente de celle des mêmes plantes dans d’autres écosystèmes moins peuplés, pollués ou protégés. On croyait auparavant que les variables biotiques étaient plus responsables du rayonnement adaptatif que le rayonnement abiotique, mais les deux peuvent fonctionner ensemble. En fait, la recherche nous indique que la théorie du rayonnement adaptatif est devenue trop simplifiée par rapport à nos niveaux actuels de connaissances scientifiques.